I øjeblikket findes der tre typer printkort med højtydende LED'er til varmeafledning: almindeligt dobbeltsidet kobberbelagt printkort (FR4), følsomt kobberprintkort baseret på aluminiumlegering (MCPCB) og fleksibelt filmprintkort med klæbemiddel på aluminiumlegeringsprintkort.
Varmeafledningseffekten er relateret til kobberlaget og tykkelsen af metallaget samt den termiske ledningsevne af det isolerende medium. MCPCB med et 35 µm kobberlag og 1,5 mm aluminiumlegering anvendes generelt. Fleksibelt printkort limes til en aluminiumslegeringsplade. MCPCBS med høj termisk ledningsevne har naturligvis den bedste termiske ydeevne, men prisen stiger også.
Her er nogle data taget fra eksemplet med MÅLING AF TC fra NICHIA Company som beregningseksempler. Betingelserne er som følger: LED: 3W hvid LED, model MCCW022, RJC=16℃/W. Type K termoelementpunkttermometer målehoved svejset til køleplade.
PCB-testkort: dobbeltlags kobberbelagt kort (40 × 40 mm), t = 1,6 mm, kobberlagsareal på svejsefladen 1180 mm2, kobberlagsareal på bagsiden 1600 mm2.
LED-arbejdsstatus: IF-500mA, VF=3.97V
TC=71℃ blev målt med et termoelementpunkttermometer af type K. Omgivelsestemperaturen TA=25℃
1. TJ beregnes
TJ=RJC x PD+TC=RJC (IF x VF)+TC
TJ=16℃/W (500mA×3,97V)
+71℃=103℃
2. RBA beregnes
RBA=(TC-TA)/PD
=(71℃-25℃)/1,99W
=23,1 ℃/W
3. RJA beregnes
RJA=RJC+RBA
=16℃/V+23,1℃V
=39,1 ℃V
Hvis den designede TJmax er -90℃, kan den TJ, der er beregnet i henhold til ovenstående betingelser, ikke opfylde designkravene. Det er nødvendigt at udskifte printkortet med bedre varmeafledning eller øge dets varmeafledningsområde og teste og beregne igen, indtil TJ≤TJmax.
En anden metode er, at når LED'ens UC-værdi er for stor, VF = 3,65V, når RJC = 9 ℃ / WIF = 500mA udskiftes, forbliver andre betingelser uændrede, T) kan beregnes som:
TJ = 9 ℃ / W + 71 ℃ (500 ma * 3,65 V) = 87,4 ℃
Der er en fejl i beregningen af 71℃ ovenfor. Nye 9℃W LED'er skal svejses for at teste TC igen (den målte værdi er lidt mindre end 71℃). Det betyder egentlig ikke noget. Efter brug af 9℃/W LED'er behøver man ikke at ændre printpladematerialet og -arealet, da de opfylder designkravene.
Køleplade på bagsiden af printkortet
Hvis den beregnede TJmax er meget større end designkravet, og strukturen ikke tillader yderligere areal, kan det overvejes at fastgøre printkortet tilbage til den "U"-formede aluminiumsprofil (eller præge aluminiumsplade) eller at fastgøre det til kølepladen. Disse to metoder bruges almindeligvis i design af flere højtydende LED-lamper. For eksempel, i ovenstående beregningseksempel, er en 10℃/W køleplade fastgjort på bagsiden af printkortet med TJ=103℃, og dens TJ falder til omkring 80℃.
Det skal bemærkes, at ovenstående TC måles ved stuetemperatur (generelt 15~30 ℃). Hvis LED-lampens omgivelsestemperatur TA er højere end stuetemperaturen, er den faktiske TJ højere end den beregnede TJ målt ved stuetemperatur, så denne faktor bør tages i betragtning i designet. Hvis testen udføres i termostaten, er det bedst at justere temperaturen til den højeste omgivelsestemperatur under brug.
Derudover er varmeafledningsforholdene forskellige, uanset om printkortet installeres vandret eller lodret, hvilket har en vis indflydelse på TC-målingen. Skalmaterialet, størrelsen og varmeafledningshullet i lampen har også indflydelse på varmeafledningen. Derfor bør der være et vist spillerum i designet.
Opslagstidspunkt: 23. marts 2022
